BECs also wörtlich Battery Eliminating Circuits erfreuen sich wachsender Beliebtheit und viele Brushless-Motorregler haben mittlerweile diese Funktionalität implementiert. Leider ranken sich noch viele Mythen um diese Gattung der Stromversorgung.
Die Idee dahinter ist recht einfach. Ziel der Veranstaltung ist es einen Akku weniger im Modell zu haben und somit Gewicht zu sparen und nicht zuletzt auch den Komfort zu erhöhen, da ein Akku weniger geladen bzw. gepflegt werden muss. Das ist natürlich nur in Modellen sinnvoll, die einen elektrischen Antrieb haben und somit einen Antriebsakku verwenden. Dieser wird dann auch zur Versorgung der RC-Anlage herangezogen. Mittels einer Regelschaltung wird die üblicherweise für die RC-Anlage viel zu hohe Antriebs-Versorgungsspannung auf ein für die RC-Komponenten erträgliches Maß reduziert. Dies ist in heutigen Tagen eine Spannung um 8V herum, da sog. HV-Servos Stand der Technik sind, bieten sie doch mehr Leistung als ihre LV (5-6V) Pendants bei vergleichsweise moderaten Strömen .
Da die Zahl der reinen Segler gefühlt immer weiter sinkt und viele Piloten ihrem Segler einen Klapp-Impeller, Klapptriebwerk oder einen Nasenantrieb (FES) als „Absaufabsicherung“ oder „Schlepper-Ausfallversicherung“ spendieren, wird dieses Thema immer wichtiger.
In früheren Zeiten wurden als BEC-Versorgung Linearregler wie beispielsweise der legendäre L7805 herangezogen. Dieser war recht kompakt und bot eine stabilisierte Ausgangsspannung von 5V.
Leider war der Ausgangsstrom recht begrenzt und auch die Kühlung anspruchsvoll. Die sogenannten Längsregler haben den Nachteil, dass sie die Leistung, genauer gesagt das Produkt aus Spannungsunterschied (Ausgang – Eingang) und Laststrom, in Abwärme verwandeln. Dies wird mit steigender Eingangsspannung extremer. Das ist mit ein Grund warum man in modernen Systemen diesen Reglertyp vergeblich sucht.
Schaltregler hingegen reduzieren die Spannung ohne unnötig Leistung zu verbraten und sind somit wesentlich effizienter. Anfangs hatten diese Regler Kinderkrankheiten, die Leistungsfähigkeit war begrenzt bzw. wurde die Ausgangsleistung doch recht optimistisch angegeben oder der Strombedarf auch vom Anwender unterschätzt. Diese Attribute treffen aber auf die aktuell am Markt befindlichen BEC-Systeme nicht mehr zu sodass sie auch für leistungshungrige Modelle bestens geeignet sind.
Nun steht die Sicherheit aber auch im Fokus. Schließlich kann so ein BEC auch theoretisch ausfallen und dann stände man recht bedröppelt da. Auch hier bietet, beispielsweise die Jeti CentralBox, eine schöne Lösung, beheimatet sie doch auch eine Akku-Weiche, wie sie auch in anderer Form als einfache Diodenweiche oder in sonstiger Form zu finden sind.
Durch die Verwendung eines 2s LiFePo Akkus, der am zweiten Akkuanschluss angeschlossen ist, hat man mehrere Vorteile. Einerseits erfüllt der Akku die Funktion eines Notakkus im Falle eines BEC Ausfalls. Andererseits dient er auch noch als Standby-Stromversorgung für den Magnetschalter oder RC-Switch, wenn das Modell abgeschaltet ist.
Wenn man den Akkustecker entsprechend sinnvoll anordnet kann man ihn beim Zusammenbau des Modelles einstecken und bei der Demontage wieder herausziehen. Somit wird nur sehr wenig Strom verbraucht und ein Ladevorgang pro Flugsaison ist bei diesem Akku mehr als ausreichend.
Der Notakku sollte so ausgelegt sein, dass ein Betrieb des Modells für wenige Minuten zuverlässig gewährleistet ist. Ich kenne keinen noch so abgebrühten Piloten, der im Falle einer Verlustmeldung der primären Stromversorgung, üblicherweise durch einen Telemetriealarm, noch Stunden weiterfliegt. Vielmehr ist jeder Pilot in einem solchen Fall bemüht das Modell so sicher aber auch so schnell wie möglich zu landen.
Innovation ist nicht zuletzt von Bequemlichkeit getrieben. So ist beispielsweise der Jeti RC-Switch eine ganz feine Sache, da er erlaubt, das Modell vom Sender aus ein- bzw. auszuschalten. Aber auch Magnetschalter sind sehr beliebt, da sie ohne ein Öffnen der Haube (und ohne sichtbaren Schalter) von außen das Modell einschalten können. Die Ideallösung wäre nun auch das BEC damit zu schalten. Diese Möglichkeit bieten derzeit leider nur die Mezon-Regler von Jeti an. Durch eine kleine Optokopplerschaltung lässt sich dies dann beispielsweise über die Centralbox realisieren.
Bei anderen BEC-Regler-Modellen wäre dies ohne viel Aufwand ebenfalls zu realisieren, da nahezu jeder dort verwendete Schaltregler auch den dazu nötigen „Enable“-Eingang besitzt. Dieser ist üblicherweise so beschaffen, das ein Schaltsignal oder Kurzschlussschalter das Signal nach Masse kurzschließt und das Gerät somit deaktiviert ist. Dies hat den Vorteil, dass der Regler bei einem Kabelbruch oder Schalterausfall auf jeden Fall eingeschaltet bleibt (Industriestandard).
Der Optokoppler fungiert als Öffner (FET-Verarmungstyp). Ohne externes Signal verhält er sich ausgangsseitig wie ein geschlossener Schalter und lässt den Regler so deaktiviert. Liegt nun an einem freien Ausgang (z.B. dem Steckplatz für Telemetriesensoren oder einem Servo-Steckplatz) die über den Notakku bereitgestellte Betriebsspannung an (über Magnet- oder RC-Schalter eingeschaltet), schaltet der Optokoppler über den 680 Ohm Vorwiderstand und die eingebaute LED den FET auf nichtleitend und der Regler mit seinem eingebauten BEC aktiviert sich und übernimmt fortan die Stromversorgung. Schaltet man das Modell wieder ab, wird durch die fehlende Spannung am Optokoppler-Eingang und den Wechsel des Ausgangs in den „leitend“-Zustand auch der Regler wieder deaktiviert.
Ich hoffe die Anbieter stellen sich den heutigen Herausforderungen und bieten zukünftig solche asymmetrischen Weichen anstatt der gewohnten symmetrischen Weichen, wo die Verwendung von zwei identischen Akkus leider immer noch als das Maß der Dinge angesehen wird. Aus meiner Sicht ist das eher eine Beschäftigungstherapie, da immer beide Akkus geladen werden müssen. Zudem ist diese Art der Weiche mehr aus der Tatsache entstanden, dass es zu der Zeit als diese Systeme entstanden sind, keine entsprechenden Akkus mit genügend hoher Kapazität gab, was heutzutage nicht mehr der Fall ist.
Eine integrierte Ladeschaltung, die den Notakku im Normalbetrieb im optimalen Ladezustand hält, sowie ein Überspannungsschutz der bei BEC-Überspannung (BEC Ausfall -> volle Akkuspannung wird auf den BEC-Ausgang geleitet) wie auch BEC-Unterspannung auf den Notakku umschaltet, wären die Ideallösung.
Die Möglichkeit der Aktivierung durch Magnet oder RC-Schalter würden die Lösung perfektionieren.
Durch die Verwendung eines 2s LiFePo als Notakku (vorzugsweise A123-Zellen mit 2500 bzw. 1100 mAh), werden zwei Probleme auf einmal gelöst. Durch seine Spannungslage (Ladeendspannung 7,2V) bietet er sich ideal als Backup zu einer 7,4V / 8V BEC-Versorgung an und bietet zudem die Sicherheit, damit der Akku auch in längeren Lagerpausen, vorzugsweise abgesteckt, im Modell verbleiben kann.
Eine Telemetrie, also die Erfassung der Eingangsspannungen und -ströme ist wünschenswert aber wegen der vielen, unterschiedlichen Telemetriesysteme sicher schwer zu implementieren.
Im Bild kann man die schematische Darstellung einer solchen asymmetrischen Akkuweiche erkennen.
Letztlich wäre eine Integration dieser Funktionalität in neue Brushless-Reglergenerationen auch denkbar.
